Hősugárzás Hősugárzás: 0.8 – 40 μm VIS: 400 – 800 nm UV: 200 – 400 nm

Az előadások a következő témára: "Hősugárzás Hősugárzás: 0.8 – 40 μm VIS: 400 – 800 nm UV: 200 – 400 nm"— Előadás másolata:

1 Hősugárzás Hősugárzás: 0.8 – 40 μm VIS: 400 – 800 nm UV: 200 – 400 nm
Energia átadás: sugárzás, elnyelés ha 1 abszolút fekete test (korom %) abszolút fehér test (tükörfelületek) abszolút átlátszó

2 Stefan–Boltzmann féle sugárzási törvény
1879-ben Jožef Stefan szlovén fizikus mérte meg először a feketetest által az összes hullámhosszon kisugárzott energiát. Azt tapasztalta, hogy az arányos az abszolút hőmérséklet negyedik hatványával. Ezt később elméleti úton magyarázta meg Ludwig Boltzmann, ezért hívják az eredményt Stefan-Boltzmann-törvénynek. A feketetest-sugárzás olyan képzeletbeli testnek – az abszolút fekete testnek – a sugárzása, amely az elektromágneses sugárzás minden hullámhosszát képes elnyelni vagy kibocsátani. Az elnevezés nagyon félrevezető, hiszen a feketetest képes a leghatékonyabban hőenergiát sugárzássá alakítani. így idealizált elméleti alapot ad az anyag és a sugárzás kapcsolatának vizsgálatához Stefan-Boltzmann állandó 2

3 Planck féle sugárzási törvény
Plank-képlet E (hullámhossz, T) Következik belőle a Stefan–Boltzmann törvény: görbe alatti terület; valamint a Wien törvény 3

4 Wien-féle eltolódási törvény
Kirchoff törvénye bár a test emisszióképessége és abszorpcióképessége anyagfüggő, a hányadosuk független az anyagi minőségtől. Különböző minőségű testekre, azonos hőmérséklet és frekvencia esetén a spektrális emisszió és spektrális abszorpcióképesség viszonya állandó. 4

5 Hőcsere - hőátszármaztatás
Hőenergia átadás, áramlás – extenzív mennyiség. Hajtóerő a hőfokkülönbség – hőmérséklet a megfelelő intenzív menny. Energiaáramlás iránya (tiszta hővezetés): Hőátvitel módjai: vezetés, konvekció, sugárzás. Hőközlés módjai: Közvetlen: fázisok, komponensek összekeverése, pl. két folyadék összekeverése, direkt gőzzel fűtés, cseppfolyós nitrogénnel való közvetlen hűtés (CO2 is). Közvetett: készülékfalon keresztül, a legtöbb készülék az iparban és a háztartásban is ilyen (kályha). Termodinamika 2. főtétele (entrópia nő) vezetés: nincs anyagáramlás konvekció: anyagáramlással Hőátadás, hőátszármaztatás gyakorlati célja: (fázisváltozás nélkül) hűtés, melegítés, (fázisváltozással) forralás, kondenzáció (párolgáshő, kondenzációs hő); olvasztás, fagyasztás (olvadási – fagyási hő).

6 Közvetett hőátszármaztatás (fal választ el):
1. Hőátadás a fluidumból a falfelületre álló határrétegben 2. Hővezetés 3. Hőátadás a falfelületről álló határrétegben a fluidumra

7 Hővezetés: T = f (t, x, y, z) Stacionárius állapot: T = f (x, y, z); (T ≠ f (t)) Az azonos hőmérsékletű pontok halmaza (felület) az izoterma. A hővezetés alaptörvénye a Fourier törvény: A: felület l: hővezetési tényező q: hőáramsűrűség A felületre merőleges irányú hővezetéssel átvitt hőáram egyenesen arányos a hőmérséklet-gradienssel, a felülettel és a hővezetési tényezővel. Analógia Fick I. törvényével:

8 A hővezetés differenciálegyenlete: ún. Fourier differenciálegyenlet
(nyugvó közegre belső hőforrás és hőátadás nélkül) A hőmérséklet időbeli változását írja le. a: hőmérséklet-vezetési tényező Analógia Fick II. törvényével: A Fourier egyenlet megoldása egyszerűsítésekkel: stacionárius állapot, hőfelhalmozódás, fogyás nincs nabla2 – Laplace op

9 Vizsgáljuk a következő esetet:  vastagságú végtelen fal, mely x-re
merőleges, két oldalán eltérő hőmérsékletű, és nagy hőkapacitása van. Ebben az esetben csak x irányú hőcsere van.

10 Ezt behelyettesítve a Fourier alaptörvénybe:
Homogén, sík fal hővezetési egyenlete stacionárius esetben. A hőmérséklet lefutás stacionárius esetben egyenes.

11 Hővezetés hengeres falban (csőben):
Egyrétegű hengeres fal hővezetési egyenlete stacionárius esetben.

12 Ha a fal több rétegű: Egy és több rétegű csőben is a hőmérséklet-eloszlás logaritmusgörbe alakú.

13 Néhány hővezetési tényező

14 Hőátbocsájtás sík falon:
A1=A2=A a - hőátadási tényező l - hővezetési tényező

15 Több rétegű szilárd fal esetén:
k – hőátbocsájtási tényező 1/k – termikus ellenállás

16 Néhány hőátadási tényező (függ a fluid közeg áramlásától):

17 Hőátbocsájtás egyenlete egyenáramú hőcsere esetén:
G – tömegáram c – fajhő t - hőmérséklet G1 = állandó G2 = állandó c1 = állandó, c2 = állandó. A stacioner állapot beáll az ábrán látható hőfokprofillal. Hőcsere csak a falon át.

18 egyenáramú hőcsere egyenlete logaritmusos közepes hőmérséklet-különbség LMTD

19 Hőátbocsájtás egyenlete ellenáramú hőcsere esetén:
G1 = állandó G2 = állandó c1 = állandó, c2 = állandó. A stacioner állapot beáll az ábrán látható hőfokprofillal. Hőcsere csak a falon át.

20 ellenáramú hőcsere egyenlete logaritmusos közepes hőmérséklet-különbség

21 Hőcserélők és szabványos jelképeik
A leggyakoribbak a csőköteges hőcserélők. Lehetnek: egyjáratúak, többjáratúak. 1. Merev csőköteges

22 2. Hajtűcsöves (U csöves)
A köpenytér és a csőtér közötti nagy hőmérsékletkülönbségnél, és ált. 10 bar nyomás felett.

23 3. Úszófejes Szintén nagy hőmérsékletkülönbségnél.

24 4. Cső a csőben 5. Csőkígyós

25 Hőcserélő általános jelképei